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[摘要] 在城市建设快速发展，城市化进程加速，资源快速整合和利用的今天，资源信息化已经成为了人们所关注的焦点，而作为城市的建设、管理部门，利用最先进的科技进行信息数字化管理，这对于整个城市的信息化建设起到重要的关联作用。本文通过分析三维地理信息系统技术，进而对数字城市建设的方法提出了自己观点和建议。
[关键字] 三维地理信息系统数字城市建设
[中图分类号]TU99 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2013）-1-273-2
1 三维地理信息系统技术
"数字城市（Digital City）"从广义上来阐述其指的是城市发展到一定阶段，通过电子信息技术将城市的各种信息和资源，通过地理信息系统（GIS）、全球卫星定位系统（GPS）、遥感系统（RS）、网络、虚拟现实等关键技术将结合起来，所形成的信息化平台。它能够服务于决策者的城市规划、建设、管理；使用人群大都可以分为政府、公众、企业、以及信息规划者。
"数字城市"为调控城市、预测城市、监管城市提供了革命性的手段，是对城市发展方向本质特征的一种描述。 "数字城市"是现代城市建设管理与服务的重要基础支撑体系。我国在"十五"、"十一五"期间将数字城市相关项目列入了国家重点科技攻关项目。 "三维数字城市（3D Digital City）"是在"二维数字城市"概念的基础上增加城市三维空间信息，结合三维地理信息系统技术（3DGIS）与虚拟现实技术，更直观、科学、精确的表达城市的各类信息资源。随着地理信息技术、计算机技术的快速发展，三维数字城市技术的应用是数字地球、数字城市建设的一个重要发展方向。
"三维数字城市"属于"数字城市"建设的发展方向，是三维地理信息系统技术一个重要的应用领域，不同于"三维虚拟（仿真）城市"。虚拟城市仅运用虚拟现实技术将城市模型建立来进行虚拟展示，可以在视觉上，空间形态、布局等方面辅助规划，但缺乏信息管理中的"数字"和空间地理属性信息，无法真正满足城市规划管理中查询、分析、统计、信息挖掘等各方面深层次应用的要求，不能真正创新城市规划管理工作的手段和提升规划管理水平。"三维数字城市"与"三维虚拟（仿真）城市"的主要区别是在"数字"二字上，"数字"意味着数据，意味着信息，"数字城市"是指将城市信息化建设和管理，而不仅仅是将城市虚拟化展示。
因此，"三维数字城市"是在"三维虚拟（仿真）城市"的基础上運用遥感、地理信息等技术集成"数字"信息，达到"数字"城市系统建设目的。"三维数字城市"利用强大的三维地理信息技术作为支撑、将城市的各类信息、数据资源、空间信息等相互结合来全面表达城市的当前状态、分布情况、现状内容、以及遇到的困难。三维数字城市对城市规划、建设、管理与服务工作的影响是方方面面的，特别是表现在以下三个方面：
（1）城市规划手段的全面革新；
（2）城市规划管理工作现代化；
（3）城市规划管理决策科学化；
各城市相关部门牵头投入建设的运用地理信息系统技术和虚拟现实技术的三维城市系统都可以算是三维数字城市系统的一部分。
2 三维地理信息系统建设数字城市的框架
使用三维地理信息系统建设数字化城市首先需要建立起一个大型的数字化框架，通过框架在进行各个子框架的划分，并将子框架相互结合、相互规划，进而形成城市信息化的主体。而本文将总体框架划分为三个大部分：
（1）数字城市建设的信息支撑技术。
信息技术是支撑整个城市信息化的主体，其通过技术将城市信息化的内容包含起来，主要通过的技术支持有遥感技术、全球定位系统（GPS）、地理信息系统技术、城市综合功能GIS 技术、数字城市的管理信息技术、虚拟技术、数据库建设技术、元数据和宽带网络等，这些技术相互结合能够将整个城市信息化平台分化与重组。
（2）数字城市建设的基本内容。
城市信息化建设从技术出发进行分化，在通过真实的实体数据填充，进而才能实现数据与技术的接轨。数字城市建设的主要内容需要形成以技术平台为基准，各个信息内容、政策法规、经济数据、企业数据等等相互结合，并按照技术平台的内容填充入城市化三维平台当中。
（3）数字城市的服务对象。包括政府、企业、社会和公众四大类。
3 三维数字城市基本模型
3.1 模型的基本构成
三维的数字城市模型从模型的特点进行划分分为：基础数据、三维模型、运行环境（包括硬件环境和软件环境）以及三维投影设备等几部分组成。
基础数据：包括数字线划数据、影像与纹理数据、数字地面模型和对象属性数据等。
三维模型：包括地形建模、比较规则的实体建模、树木草地建模、小品建模和特效的绘制（如火、烟雾等特效。
三维投影设备：如Barco公司的三通道弧形投影系统。
3.2 模型的总体框架
根据上述的框架设计：城市化的三维地理信息信息服务系统应当采用当前较为流行的B/S模式，通过WEB服务器完成在终端信息与数据发布服务器的链接，在浏览器的支持下完成用户对于数据的查询、分析以及各种判断的依据，通过信息技术的支持，我们将三维地理信息服务系统整个应用系统分为数据层、功能展示层、应用服务层3层结构。
4 城市设计对三维地理信息系统的应用
4.1 三维数字地图系统在城市设计中的重要性
数字化城市建设应当作为城市建设和规划中很重要的一步，由于其有着查询方便、信息全面等特点，其在整个城市的建设和规划应当作为主要的分析工具。
我们应该看到，原先的城市设计方法主要的观察点在于城市的形态和整个环境空间的三维层次设计，在现实设计生活环境当中，参与设计的人们无法通过三维立体的方式了解城市设计之后，其整个区域是否存在着不足之处，城市的环境是否收到影响，资源的利用是否得到最大的发挥。虽然当前不少二维城市设计分析工具也在让城市的建设者和决策者更加形象的了解整个区域的现状，但二维工具毕竟无法替代三维城市信息化的直观和明了。 使用三维地理信息系统所构建起的三维地图不但能够动态、实时的进行各种数据的查询与分析，还可以通过构建城市虚拟环境，并使用三维模拟的方式让整个城市信息通过空间虚拟的方式将内容和环境直观的表达出来，帮助城市建设、决策者进行更加全面的分析和评审。
4.2 城市设计的技术要求
城市设计审核人员在进行城市设计时，他们首先需要收集所设计区域的各种信息，并通过各种设计方案的比对、论证、分析之后才能获得符合资源客观的信息内容，但是这些数据的评审取决于审核人员对于当前设计区域资源的熟悉与了解，并通过审核人员的各种想象能力进行分析，这些都会让审核人员存在着各种明显的困难。但是使用三维设计则可以减轻此类内容，其中我们可以分为两种方面的内容：可度量要求和不可度量要求。
（1）可度量要求
可度量要求指可计量的要求。这可分为四大类：规范要求、用地类要求、建筑类要求、环境设施类要求。规范要求：包括后退城市道路红线、水域、山体、交通控制线、市政控制线、绿化控制线距离、建筑间距、日照间距等。
（2）不可度量要求
不可度量要求又可称为定性要求，指对城市空间环境的舒适性、视觉趣味性、清晰性、便利性、视景愉悦性、多样性、和谐性、空间的确定性以及对城市空间尺度、特色、活动等方面的评价，是对城市公共空间以及建筑形态对使用者心理自觉方面的影响的描述。
4.3 三维数字地图系统功能与城市设计技术要求的结合
三维地理信息系统是一种建立在二维数据上的信息平台，它利用三维技术通过资源重组和空间虚拟技术，可以将部分区域通过三维模拟的方式建立起来，让城市的建设者、管理人员、公众了解其发展的背景和未来发展的主要结果，以便相关审核者能够有更加直观的评价和设计要求。
4.3.1 再现城市三维虚拟环境
传统的城市设计要求设计人员和审核人员在吃透设计数据之后，才能够将城市设计逐渐设计出来，此种设计大都属于设计者的空想，即脱离了现实环境，也脱离了各类的数据支持。造成设计人员设计好后，交由管理人员按照图纸自行想象，最终无法达到设计要求的结果，其中的设计内容：自然地形、山体、水域、道路走向、绿化、现有基础设施和市政设施配套情况、周边建筑环境等因素都有可能由于设计人员和审核人员存在想象的差异导致设计的偏差。而使用虚拟的真实环境，就可以让审核人员避免想象中的偏差，能够看到真实有效的设计方案，并且能够通过详细设计的内容，查阅该设计是否能够满足设计的要求等等。
4.3.2丰富城市二维数据库
由于三维地理信息系统是建立在二維数据库系统之上的，因此它是二维数据库的补充和完善，它通过结合道路、交通、轨道等交通工具将整个城市的信息结合在设计模型之上，在辅助模型上， 通过测量工具、日照工具等分析的数据能够构建出更多的数字功能和信息，使人能清晰的判断城市设计是否满足功能、技术标准、规范及相关规划的要求。
5 广西三维数字地图系统在城市设计中的应用
广西在城市设计领域在三维数字地图系统的应用已经相当广泛，本文从一个具体的实例将广西的三维数字地图系统进行分析。
某个教学设备位于某个大学校园当中，其建筑物主要坐落于山体之中，其位置位于校园的景观。规划使用地的性质为公用设施用地，用地占地总面积为12425平方米，拟建设建筑面积为30357平方米，容积率1.98，建筑密度23.7%。
（1）为了能够规划设计的条件满足校园环境的要求。特别需要设计出对于该用地的规划设计条件要求，同时如果设计方案未能够满足规划设计的条件和环境需求，就要对整个设计方案进行调整和更新，直至设计方案达到最终的满意程度。
（2）三维空间数据处理方案。
为了能够更加清晰的保证各个建筑物与校园的主道路以及周边建筑物的稳定与协调性，在设计方案时，需要对设计建筑的道路、相应的建筑物之间的风格、空间关系进行详细分析。
（3）建筑物之间的的协调。
为了能够让附近的建筑物之间的搭配和谐，临近的建筑物之间应当具有一定的协调搭配性，保证拟建建筑物的风格、色彩与其南侧的教学楼风格相对应，不显得突兀。
（4）建筑物的天际线构造。
从建筑物而言如何让建筑物能够形成低中高的天际线，保持高层建筑与底层建筑的美感，由于拟建建筑物处于山体中部，因此从校园导入视线景观而言，拟建建筑物应当在树林等植被环境中包围着，衬托出茂密、蓬勃生长的大树。
（5）建筑物空间尺度的控制。
为了能够更好的获得建筑物的空间尺度，建筑物应当在控制建筑物的建筑体。
（6）校园景观环境的创建。
由于拟建建筑物的创建位于校园内部，因此其建筑的风格和功能应当与校园的整体风格相符，保证校园环境和建筑物之间的相互搭配、相互支持，且保证景观的多样性、文化性等特征。
6 结论
数字化城市建设已经成为城市信息建设的重要研究对象和主要方向。实现城市三维信息系统的搭建过程必定是数字化城市建设的主要内容。而利用当前城市的信息化建设的地理信息、政务信息等资源，通过城市建模、三维社区重建，实现城市的三维景观再现，就能够为电子政务管理、公众服务搭建一个三维可视的电子平台。
参考文献
[1] 魏建平."数字合肥三维城市景观系统"的建设与应用[J].城市勘测，2008，04：18-20.
[2] 李荣杰，宋照才，刘电芬，等.数字城市建设[J].河南科技，2008，07：10-11.
[3] 颉继珍，城市3 维地理信息服务系统框架研究[J].测绘与空间地理信息，2008，6：95-99.
[4] 龚知凡，三维GIS 技术及其发展[J].露天采矿技术，2007，5：17-20.
[5] 周游，"数字城市"三维仿真平台建设的研究综述[N]， 科技创新导报，2008，27（19，21）.
[6] 张治中，陈鹏霄.数字城市三维地理信息系统在武汉江岸地区的实现[N].长江科学院院报，2008-8（44-47） .
[7] 朱良峰，吴信才，殷坤龙，刘修国.3D GIS 支持下的城市三维地质数据管理与服务系统研究[N].华中科技大学学报， 2003-12（40-47）.
[8] 王昌翰 ，李响.二维GIS 与三维仿真结合的城市规划信息系统的设计与实现[J] .城市勘测，2008，03：10-13.
[关键字] 三维地理信息系统数字城市建设
[中图分类号]TU99 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2013）-1-273-2
1 三维地理信息系统技术
"数字城市（Digital City）"从广义上来阐述其指的是城市发展到一定阶段，通过电子信息技术将城市的各种信息和资源，通过地理信息系统（GIS）、全球卫星定位系统（GPS）、遥感系统（RS）、网络、虚拟现实等关键技术将结合起来，所形成的信息化平台。它能够服务于决策者的城市规划、建设、管理；使用人群大都可以分为政府、公众、企业、以及信息规划者。
"数字城市"为调控城市、预测城市、监管城市提供了革命性的手段，是对城市发展方向本质特征的一种描述。 "数字城市"是现代城市建设管理与服务的重要基础支撑体系。我国在"十五"、"十一五"期间将数字城市相关项目列入了国家重点科技攻关项目。 "三维数字城市（3D Digital City）"是在"二维数字城市"概念的基础上增加城市三维空间信息，结合三维地理信息系统技术（3DGIS）与虚拟现实技术，更直观、科学、精确的表达城市的各类信息资源。随着地理信息技术、计算机技术的快速发展，三维数字城市技术的应用是数字地球、数字城市建设的一个重要发展方向。
"三维数字城市"属于"数字城市"建设的发展方向，是三维地理信息系统技术一个重要的应用领域，不同于"三维虚拟（仿真）城市"。虚拟城市仅运用虚拟现实技术将城市模型建立来进行虚拟展示，可以在视觉上，空间形态、布局等方面辅助规划，但缺乏信息管理中的"数字"和空间地理属性信息，无法真正满足城市规划管理中查询、分析、统计、信息挖掘等各方面深层次应用的要求，不能真正创新城市规划管理工作的手段和提升规划管理水平。"三维数字城市"与"三维虚拟（仿真）城市"的主要区别是在"数字"二字上，"数字"意味着数据，意味着信息，"数字城市"是指将城市信息化建设和管理，而不仅仅是将城市虚拟化展示。
因此，"三维数字城市"是在"三维虚拟（仿真）城市"的基础上運用遥感、地理信息等技术集成"数字"信息，达到"数字"城市系统建设目的。"三维数字城市"利用强大的三维地理信息技术作为支撑、将城市的各类信息、数据资源、空间信息等相互结合来全面表达城市的当前状态、分布情况、现状内容、以及遇到的困难。三维数字城市对城市规划、建设、管理与服务工作的影响是方方面面的，特别是表现在以下三个方面：
（1）城市规划手段的全面革新；
（2）城市规划管理工作现代化；
（3）城市规划管理决策科学化；
各城市相关部门牵头投入建设的运用地理信息系统技术和虚拟现实技术的三维城市系统都可以算是三维数字城市系统的一部分。
2 三维地理信息系统建设数字城市的框架
使用三维地理信息系统建设数字化城市首先需要建立起一个大型的数字化框架，通过框架在进行各个子框架的划分，并将子框架相互结合、相互规划，进而形成城市信息化的主体。而本文将总体框架划分为三个大部分：
（1）数字城市建设的信息支撑技术。
信息技术是支撑整个城市信息化的主体，其通过技术将城市信息化的内容包含起来，主要通过的技术支持有遥感技术、全球定位系统（GPS）、地理信息系统技术、城市综合功能GIS 技术、数字城市的管理信息技术、虚拟技术、数据库建设技术、元数据和宽带网络等，这些技术相互结合能够将整个城市信息化平台分化与重组。
（2）数字城市建设的基本内容。
城市信息化建设从技术出发进行分化，在通过真实的实体数据填充，进而才能实现数据与技术的接轨。数字城市建设的主要内容需要形成以技术平台为基准，各个信息内容、政策法规、经济数据、企业数据等等相互结合，并按照技术平台的内容填充入城市化三维平台当中。
（3）数字城市的服务对象。包括政府、企业、社会和公众四大类。
3 三维数字城市基本模型
3.1 模型的基本构成
三维的数字城市模型从模型的特点进行划分分为：基础数据、三维模型、运行环境（包括硬件环境和软件环境）以及三维投影设备等几部分组成。
基础数据：包括数字线划数据、影像与纹理数据、数字地面模型和对象属性数据等。
三维模型：包括地形建模、比较规则的实体建模、树木草地建模、小品建模和特效的绘制（如火、烟雾等特效。
三维投影设备：如Barco公司的三通道弧形投影系统。
3.2 模型的总体框架
根据上述的框架设计：城市化的三维地理信息信息服务系统应当采用当前较为流行的B/S模式，通过WEB服务器完成在终端信息与数据发布服务器的链接，在浏览器的支持下完成用户对于数据的查询、分析以及各种判断的依据，通过信息技术的支持，我们将三维地理信息服务系统整个应用系统分为数据层、功能展示层、应用服务层3层结构。
4 城市设计对三维地理信息系统的应用
4.1 三维数字地图系统在城市设计中的重要性
数字化城市建设应当作为城市建设和规划中很重要的一步，由于其有着查询方便、信息全面等特点，其在整个城市的建设和规划应当作为主要的分析工具。
我们应该看到，原先的城市设计方法主要的观察点在于城市的形态和整个环境空间的三维层次设计，在现实设计生活环境当中，参与设计的人们无法通过三维立体的方式了解城市设计之后，其整个区域是否存在着不足之处，城市的环境是否收到影响，资源的利用是否得到最大的发挥。虽然当前不少二维城市设计分析工具也在让城市的建设者和决策者更加形象的了解整个区域的现状，但二维工具毕竟无法替代三维城市信息化的直观和明了。 使用三维地理信息系统所构建起的三维地图不但能够动态、实时的进行各种数据的查询与分析，还可以通过构建城市虚拟环境，并使用三维模拟的方式让整个城市信息通过空间虚拟的方式将内容和环境直观的表达出来，帮助城市建设、决策者进行更加全面的分析和评审。
4.2 城市设计的技术要求
城市设计审核人员在进行城市设计时，他们首先需要收集所设计区域的各种信息，并通过各种设计方案的比对、论证、分析之后才能获得符合资源客观的信息内容，但是这些数据的评审取决于审核人员对于当前设计区域资源的熟悉与了解，并通过审核人员的各种想象能力进行分析，这些都会让审核人员存在着各种明显的困难。但是使用三维设计则可以减轻此类内容，其中我们可以分为两种方面的内容：可度量要求和不可度量要求。
（1）可度量要求
可度量要求指可计量的要求。这可分为四大类：规范要求、用地类要求、建筑类要求、环境设施类要求。规范要求：包括后退城市道路红线、水域、山体、交通控制线、市政控制线、绿化控制线距离、建筑间距、日照间距等。
（2）不可度量要求
不可度量要求又可称为定性要求，指对城市空间环境的舒适性、视觉趣味性、清晰性、便利性、视景愉悦性、多样性、和谐性、空间的确定性以及对城市空间尺度、特色、活动等方面的评价，是对城市公共空间以及建筑形态对使用者心理自觉方面的影响的描述。
4.3 三维数字地图系统功能与城市设计技术要求的结合
三维地理信息系统是一种建立在二维数据上的信息平台，它利用三维技术通过资源重组和空间虚拟技术，可以将部分区域通过三维模拟的方式建立起来，让城市的建设者、管理人员、公众了解其发展的背景和未来发展的主要结果，以便相关审核者能够有更加直观的评价和设计要求。
4.3.1 再现城市三维虚拟环境
传统的城市设计要求设计人员和审核人员在吃透设计数据之后，才能够将城市设计逐渐设计出来，此种设计大都属于设计者的空想，即脱离了现实环境，也脱离了各类的数据支持。造成设计人员设计好后，交由管理人员按照图纸自行想象，最终无法达到设计要求的结果，其中的设计内容：自然地形、山体、水域、道路走向、绿化、现有基础设施和市政设施配套情况、周边建筑环境等因素都有可能由于设计人员和审核人员存在想象的差异导致设计的偏差。而使用虚拟的真实环境，就可以让审核人员避免想象中的偏差，能够看到真实有效的设计方案，并且能够通过详细设计的内容，查阅该设计是否能够满足设计的要求等等。
4.3.2丰富城市二维数据库
由于三维地理信息系统是建立在二維数据库系统之上的，因此它是二维数据库的补充和完善，它通过结合道路、交通、轨道等交通工具将整个城市的信息结合在设计模型之上，在辅助模型上， 通过测量工具、日照工具等分析的数据能够构建出更多的数字功能和信息，使人能清晰的判断城市设计是否满足功能、技术标准、规范及相关规划的要求。
5 广西三维数字地图系统在城市设计中的应用
广西在城市设计领域在三维数字地图系统的应用已经相当广泛，本文从一个具体的实例将广西的三维数字地图系统进行分析。
某个教学设备位于某个大学校园当中，其建筑物主要坐落于山体之中，其位置位于校园的景观。规划使用地的性质为公用设施用地，用地占地总面积为12425平方米，拟建设建筑面积为30357平方米，容积率1.98，建筑密度23.7%。
（1）为了能够规划设计的条件满足校园环境的要求。特别需要设计出对于该用地的规划设计条件要求，同时如果设计方案未能够满足规划设计的条件和环境需求，就要对整个设计方案进行调整和更新，直至设计方案达到最终的满意程度。
（2）三维空间数据处理方案。
为了能够更加清晰的保证各个建筑物与校园的主道路以及周边建筑物的稳定与协调性，在设计方案时，需要对设计建筑的道路、相应的建筑物之间的风格、空间关系进行详细分析。
（3）建筑物之间的的协调。
为了能够让附近的建筑物之间的搭配和谐，临近的建筑物之间应当具有一定的协调搭配性，保证拟建建筑物的风格、色彩与其南侧的教学楼风格相对应，不显得突兀。
（4）建筑物的天际线构造。
从建筑物而言如何让建筑物能够形成低中高的天际线，保持高层建筑与底层建筑的美感，由于拟建建筑物处于山体中部，因此从校园导入视线景观而言，拟建建筑物应当在树林等植被环境中包围着，衬托出茂密、蓬勃生长的大树。
（5）建筑物空间尺度的控制。
为了能够更好的获得建筑物的空间尺度，建筑物应当在控制建筑物的建筑体。
（6）校园景观环境的创建。
由于拟建建筑物的创建位于校园内部，因此其建筑的风格和功能应当与校园的整体风格相符，保证校园环境和建筑物之间的相互搭配、相互支持，且保证景观的多样性、文化性等特征。
6 结论
数字化城市建设已经成为城市信息建设的重要研究对象和主要方向。实现城市三维信息系统的搭建过程必定是数字化城市建设的主要内容。而利用当前城市的信息化建设的地理信息、政务信息等资源，通过城市建模、三维社区重建，实现城市的三维景观再现，就能够为电子政务管理、公众服务搭建一个三维可视的电子平台。
参考文献
[1] 魏建平."数字合肥三维城市景观系统"的建设与应用[J].城市勘测，2008，04：18-20.
[2] 李荣杰，宋照才，刘电芬，等.数字城市建设[J].河南科技，2008，07：10-11.
[3] 颉继珍，城市3 维地理信息服务系统框架研究[J].测绘与空间地理信息，2008，6：95-99.
[4] 龚知凡，三维GIS 技术及其发展[J].露天采矿技术，2007，5：17-20.
[5] 周游，"数字城市"三维仿真平台建设的研究综述[N]， 科技创新导报，2008，27（19，21）.
[6] 张治中，陈鹏霄.数字城市三维地理信息系统在武汉江岸地区的实现[N].长江科学院院报，2008-8（44-47） .
[7] 朱良峰，吴信才，殷坤龙，刘修国.3D GIS 支持下的城市三维地质数据管理与服务系统研究[N].华中科技大学学报， 2003-12（40-47）.
[8] 王昌翰 ，李响.二维GIS 与三维仿真结合的城市规划信息系统的设计与实现[J] .城市勘测，2008，03：10-13.